METODE GEOMAGNET Metoda Geomagnet adalah salah satu metoda di geofisika yang memanfaatkan sifat kemagnetan bumi. Menggunakan metoda ini diperoleh kontur yang menggambarkan distribusi susceptibility batuan di bawah permukaan pada arah horizontal. Dari nilai susceptibility selanjutnya dapat dilokalisir / dipisahkan batuan yang mengandung sifat kemagnetan dan yang tidak. Mengingat survey ini hanya bagus untuk pemodelan kearah horizontal, maka untuk mengetahui informasi kedalamannya diperlukan metoda Resistivity 2D. Jadi, survey geomagnet diterapkan untuk daerah yang luas, dengan tujuan untuk mencari daerah prospek. Setelah diperoleh daerah yang prospek selanjutnya dilakukan survey Resistivity 2D.

Medan Magnet Bumi

Medan magnet bumi terkarakterisasi oleh parameter fisis atau disebut juga elemen medan magnet bumi, yang dapat diukur yaitu meliputi arah dan intensitas kemagnetannya. Parameter fisis tersebut meliputi :

- Deklinasi (D), yaitu sudut antara utara magnetik dengan komponen horizontal yang dihitung dari utara menuju timur

- Inklinasi(I), yaitu sudut antara medan magnetik total dengan bidang horizontal yang dihitung dari bidang horizontal menuju bidang vertikal ke bawah.

- Intensitas Horizontal (H), yaitu besar dari medan magnetik total pada bidang horizontal.

- Medan magnetik total (F), yaitu besar dari vektor medan magnetik total.

Medan magnet utama bumi berubah terhadap waktu. Untuk menyeragamkan nilai-nilai medan utama magnet bumi, dibuat standar nilai yang disebut International Geomagnetics Reference Field (IGRF) yang diperbaharui setiap 5 tahun sekali. Nilai-nilai IGRF tersebut diperoleh dari hasil pengukuran rata-rata pada daerah luasan sekitar 1 juta km2 yang dilakukan dalam waktu satu tahun. Medan magnet bumi terdiri dari 3 bagian :

1. Medan magnet utama (main field)

Medan magnet utama dapat didefinisikan sebagai medan rata-rata hasil pengukuran dalam jangka waktu yang cukup lama mencakup daerah dengan luas lebih dari 106 km2..

1. Medan magnet luar (external field)

Pengaruh medan magnet luar berasal dari pengaruh luar bumi yang merupakan hasil ionisasi di atmosfer yang ditimbulkan oleh sinar ultraviolet dari matahari. Karena sumber medan luar ini berhubungan dengan arus listrik yang mengalir dalam lapisan terionisasi di atmosfer, maka perubahan medan ini terhadap waktu jauh lebih cepat.

1. Medan magnet anomali

Medan magnet anomali sering juga disebut medan magnet lokal (crustal field). Medan magnet ini dihasilkan oleh batuan yang mengandung mineral bermagnet seperti magnetite (), titanomagnetite () dan lain-lain yang berada di kerak bumi.

Dalam survei dengan metode magnetik yang menjadi target dari pengukuran adalah variasi medan magnetik yang terukur di permukaan (anomali magnetik). Secara garis besar anomali medan magnetik disebabkan oleh medan magnetik remanen dan medan magnetik induksi. Medan magnet remanen mempunyai peranan yang besar terhadap magnetisasi batuan yaitu pada besar dan arah medan magnetiknya serta berkaitan dengan peristiwa kemagnetan sebelumnya sehingga sangat rumit untuk diamati. Anomali yang diperoleh dari survei merupakan hasil gabungan medan magnetik remanen dan induksi, bila arah medan magnet remanen sama dengan arah medan magnet induksi maka anomalinya bertambah besar. Demikian pula sebaliknya. Dalam survei magnetik, efek medan remanen akan diabaikan apabila anomali medan magnetik kurang dari 25 % medan magnet utama bumi (Telford, 1976),

Metode Pengukuran Data Geomagnetik

Dalam melakukan pengukuran geomagnetik, peralatan paling utama yang digunakan adalah magnetometer. Peralatan ini digunakan untuk mengukur kuat medan magnetik di lokasi survei. Salah satu jenisnya adalah Proton Precission Magnetometer (PPM) yang digunakan untuk mengukur nilai kuat medan magnetik total. Peralatan lain yang bersifat pendukung di dalam survei magnetik adalah Global Positioning System (GPS). Peralatan ini

digunaka untuk mengukur posisi titik pengukuran yang meliputi bujur, lintang, ketinggian, dan waktu. GPS ini dalam penentuan posisi suatu titik lokasi menggunakan bantuan satelit. Penggunaan sinyal satelit karena sinyal satelit menjangkau daerah yang sangat luas dan tidak terganggu oleh gunung, bukit, lembah dan jurang.

Beberapa peralatan penunjang lain yang sering digunakan di dalam survei magnetik, antara lain (Sehan, 2001) :

1. Kompas geologi, untuk mengetahui arah utara dan selatan dari medan magnet bumi.

2. Peta topografi, untuk menentukan rute perjalanan dan letak titik pengukuran pada saat survei magnetik di lokasi

3. Sarana transportasi 4. Buku kerja, untuk mencatat data-data selama pengambilan data 5. PC atau laptop dengan software seperti Surfer, Matlab, Mag2DC, dan

lain-lain.

Pengukuran data medan magnetik di lapangan dilakukan menggunakan peralatan PPM, yang merupakan portable magnetometer. Data yang dicatat selama proses pengukuran adalah hari, tanggal, waktu, kuat medan magnetik, kondisi cuaca dan lingkungan.

Dalam melakukan akuisisi data magnetik yang pertama dilakukan adalah menentukan base station dan membuat station – station pengukuran (usahakan membentuk grid – grid). Ukuran gridnya disesuaikan dengan luasnya lokasi pengukuran, kemudian dilakukan pengukuran medan magnet di station – station pengukuran di setiap lintasan, pada saat yang bersamaan pula dilakukan pengukuran variasi harian di base station.

GEOMAGNET

Pengertian umum medan magnet bumi adalah medan atau daerah dimana dapat dideteksi

distribusi gaya magnet (BROOKE, 1966, Champman dan Barttels, 1940). Pada tahun 1839

Gauss pertama kali melakukan analisa harmonik dari medan magnet bumi untuk mengamati

sifat-sifatnya. Analisa selanjutnya yang dilakukan oleh para ahli mengacu pada kesimpulan

umum yang dibuat oleh Gauss yaitu :

Intensitas medan magnet bumi hampir seluruhnya dari dalam bumi

Medan yang teramati di permukaan bumi dapat didekati dengan persamaan harmonik

yang pertama berhubungan dengan potensial dua kutub di pusat bumi. Dua kutub Gauss

ini mempunyai kemiringan (menyimpang) kira-kira 11,50 terhadap sumbu geografis.

Komponen medan magnet yang berasal dari dalam medan bumi merupakan efek yang

timbul karena sifat inti bumi yang cair memungkinkan adanya gerak relatif antara kulit bumi

dengan inti bumi yang sering disebut dengan efek dynamo.

Variasi medan magnet yang hanya beberapa persen dari harganya yang timbul oleh aliran

arus di ionosfer yang menghasilkan medan magnet, dengan demikian induksi arus listrik alam

mengurangi komponen horisontal yang tergantung pada sifat kelistrikan kerak dan mantel bumi

(Brooke, 1966). Arus ionosfer pada prinsipnya berasal dari :

Fluktuasi harian sinar matahari dan pasang surut bulan yang menyebabkan bergeraknya

elektron bebas.

Variasi transien yang dihasilkan oleh aktivitas matahari, aliran partikel terionisasi yang

berasal dari emisi gas hydrogen dari matahari ditahan dynamo ionosfer dan akibatnya

menganggu medan magnet bumi (Oxford, 1965; Akasofu dan Champman, 1961).

II.1. Suseptibilitas Batuan dan Mineral

Tingkat suatu benda magnetik untuk mampu dimagnetisasi ditentukan oleh suspebilitas

kemagnetan atau K, dituliskan sebagai :

I = k H

Besaran yang tidak berdimensi ini merupakan parameter dasar yang dipergunakan dalam

metode magnetik. Harga k pada batuan semakin besar apabila dalam batuan tersebut semakin

banyak dijumpai banyak mineral – mineral yang bersifat magnetik.

Faktor yang mempengaruhi harga suspebilitas batuan adalah :

Jenis batuan

Komposisi batuan

Benda magnet apabila berada dalam medan luar akan memiliki kutub – kutub sendiri

yang umumnya mengarah kearah yang sama dengan medan, sehingga akan dihasilkan suatu

medan baru. Medan tambahan ini apabila dihubungkan dengan intensitas magnetisasi adalah

induksi magnetik (B).Didefinisikan sebagai medan total dalam benda :

HkIHHHB )1()()( 000

Berdasarkan harga kerentanan magnet, k bahan dapat dibedakan sebagai berikut :

Diamagnetik, yaitu mempunyai harga k yang lebih kecil dan negatif.

contoh : air, Hg, Cu, dll. Paramagnetik, yaitu mempunyai harga k yang kecil dan positif.

contoh : Pt, AlO₂ dll. Ferromagnetik, yaitu bahan paramagnetik yang mempunyai harga k besar sekali (

sampai 10 kali harga k bahan paramagnetik ).

contoh : jenis – jenis logam.

II.2. Konsep Dasar Metode Magnetik

Gaya Magnetik

Dasar dari metode magnetik adalah gaya Coulomb yang dapat dirumsukan sebagai berikut

:

rrmmF

o221

(dyne)

Dimana :

F = gaya Coulumb dalam Newton

m1 dan m2 = kuat kutub magnet dalam ampere meter

r = jarak kedua kutub (meter)

µo = permeabilitas medium (dalam udara / hampa harganya 4.

(Telford, 1979)

Kuat Medan Magnet

Kuat medan magnet ialah besarnya medan magnet pada suatu titik dalam ruang yang

timbul sebagai akibat kutub m yang berada sejauh r dari titik tersebut. Kuat medan H

didefinisikan sebagai gaya pada satu satuan kutub :

12'r

rm

mFH

(oersted)

Satuan H dalam SI adalah weber/ m atau tedla (1 tesla = 10 9 gamma).

Momen Magnetik

Bila dua kutub magnet yang berlawanan mempunyai kuat kutub magnet +p dan –p,

keduanya terletak dalam jarak I, maka momen magnetik M dapat ditulis sebagai :

11 MrrpM

dengan M adalah vektor dalam arah unit vektor r1 dari kutub negatif ke kutub positif.

Intensitas Kemagnetan

Suatu benda magnet yang terletak di dalam medan magnet luar menjadi termagnetisasi

karena induksi. Intensitas magnetisasi itu berbanding lurus dengan kuat medan dan arahnya

searah dengan medan tersebut. Intensitas magnetisasi didefinisikan sebagai magnet per satuan

volume, yaitu :

VMI /

Secara praktis magnetisasi akibat induksi ini kebanyakan meluruskan dipole- dipole

material magnet, sehigga sering disebut sebagai polarisasi magnet. Bila besarnya konstan dan

arahnya sama, maka dikatakan benda termagnetisasi secara uniform.

Induksi Magnetik

Bila benda magnetik diletakkan dalam medan magnet luar H, kutub-kutub internalnya akan

menyearahkan diri dengan H dan terbentuk suatu medan magnet baru yang besarnya adalah :

pkHH 4'

Medan magnet totalnya disebut dengan induksi magnet B dan ditulis sebagai :

HmB r

Dengan pkmr 41 dan disebut sebagai permeabilitas relatif dari suatu benda magnetik.

Satuan B dalam emu adalah gauss, sedangkan dalam geofisika eksplorasi dipakai satuan gamma

(g), dengan 1 g = 10-5 gauss = 1 nT.

Potensial Magnetostatik

Potensial magnetostatik didefenisikan sebagai tenaga yang diperlukan untuk memindahkan

satu satuan kutub magnet dari titik tak terhingga ke suatu titik tertentu dan dapat ditulis sebagai :

v

drrHrA )()(

Untuk benda tiga dimensi, material di dalamnya memberikan sumbangan momen magnetik

per satuan volume M(r). Jadi potensialnya merupakan hasil integral sumbangan momen

dwikutub per satuan volume

dan dapat ditulis sebagai :

v o

dVrr

M 1

Dan medan magnet benda sebagai penyebab timbulnya anomali, dapat ditulis sebagai:

v oo dV

rrrMrH 1)()(

dVrr

rMrAv o

o

1)()(

Medan Magnet Bumi

Bumi berlaku seperti sebuah magnet sferis yang sangat besar dengan suatu medan magnet

yang mengelilinginya. Medan itu dihasilkan oleh suatu dipole magnet yang terletak pada pusat

bumi. Sumbu dipole ini bergeser sekitar 11o dari sumbu rotasi bumi, yang berarti kutub utara

geografis bumi tidak terletak pada tempat yang sama dengan kutub selatan magnetik bumi.

Menurut IGRF (2000), melalui perhitungan posisi simetris dimana dipole magnetik memotong

permukaan bumi, letak kutub utara magnet bumi adalah 79,3 N, 71,5 W dan 79,3 S , 108,5 E

untuk kutub selatan.

Medan magnet bumi terkarakterisasi oleh parameter fisis yang dapat diukur yaitu arah dan

intensitas kemagnetannya. Parameter fisis itu adalah deklinasi magnetik D, intensitas horisontal

H dan intensitas vertikal Z. Dari elemen-elemen ini, semua parameter medan magnet lainnya

dapat dihitung.

Parameter yang menggambarkan arah medan magnetik adalah deklinasi D (sudut antara

utara magnetik dan utara geografis) dan inklinasi I (sudut antara bidang horisontal dan vektor

medan total), yang diukur dalam derajat. Intensitas medan magnetik total F digambarkan dengan

komponen horisontal H, komponen vertikal Z dan komponen horisontal kearah utara X dan

kearah timur Y. Intensitas medan magnetik bumi secara kasar antara 25.000 – 65.000 nT. Untuk

Indonesia, wilayah yang terletak di utara ekuator mempunyai intensitas 40.000 nT, sedangkan

yang di selatan ekuator 45.000 nT.

Gambar 1. Elemen magnetik bumi

Sehingga :

2222220 ZYXZHF

Dimana :

H = Fo cos I Z = Fo sin I

X = H cos D tan I = Z/ H

Y = H sin D tan D = Y / X

Medan magnet utama bumi berubah terhadap waktu sehingga untuk menyeragamkan nilai-

nilai medan utama bumi dibuat standar nilai yang disebut dengan International Geomagnetics

Reference Field (IGRF) yang diperbaharui tiap 5 tahun sekali. Nilai IGRF tersebut diperoleh

dari hasil pengukuran rata-rata pada daerah luasan sekitar 1 juta Km yang dilakukan dalam

waktu satu tahun. Medan magnet bumi terdiri dari tiga bagian, yaitu :

Medan utama (Main field)

Pengaruh medan utama magnet bumi ± 99 % dan variasinya terhadap waktu sangat

lambat dan kecil.

Medan luar (External field)

Pengaruh medan luar berasal dari pengaruh luar bumi (aktifitas matahari, badai magnetik) yang merupakan hasil dari ionisasi di atmosfer yang ditimbulkan oleh sinar ultraviolet dari matahari. Karena sumber luar ini berhubungan dengan arus listrik yang mengalir dalam lapisan terionisasi di atmosfer, maka perubahan medan ini terhadap waktu jauh lebih cepat. Beberapa sumber medan luaar antara lain : o Perubahan konduktivitas listrik lapisan atmosfer dengan siklus 11 tahun,

o Variasi harian dengan periode 24 jam yang berhubungan dengan pasang surut

matahari dan mempunyai jangkauan 30 nT,

o Variasi harian dengan periode 25 jam yang berhubungan dengan pasang surut

bulan dan mempunyai jangkauan 2 nT,

o Badai magnetik yang bersifat acak dan mempunyai jangkauan sampai dengan

1.000 nT

Anomali medan magnetik

Variasi medan magnet yang terukur di permukaan bumi merupakan target dari survey

magnetik (anomali magnetik). Besar anomali magnetik berkisar ratusan sampai ribuan

nano-tesla, tapi ada juga yang > 100.000 nT yang berupa endapan magnetik. Secara garis

besar anomali ini disebabkan oleh madan magnetik remanen dan medan magnetik

induksi. Anomali yang diperoleh dari survey merupakan hasil gabungan dari keduanya,

bila arah medan magnet remanen sama dengan arah medan magnet induksi maka

anomalinya bertambah besar, demikian pula sebaliknya. Jika anomali medan

magnetiknya < 25 % medan magnet utama bumi maka efek medan remanennya dapat

diabaikan. Adanya anomali medan magnetik menyebabkan perubahan dalam medan

magnet total bumi dan dapat dituliskan sebagai :

AMT HHH

Dengan TH = medan magnet total bumi, MH = medan magnet utama bumi dan AH =

medan anomali magnetik. Bila besar AH < TH dan arah TH hampr sama dengan arah TH

maka anomali magnetik totalnya adalah

MT HHT

atau

vnIGRFobs TTTT

Dimana : obsT = medan magnet total terukur, IGRFT = medan magnet teoritis berdasarkan

IGRF dan vnT = koreksi medan magnet akibat variasi harian.

Magnetisasi Batuan

Apabila suatu batuan didalamnya mengandung mineral magnet berada dalam medan

magnet bumi, maka akan timbul medan magnet baru dalam benda (induksi) yang menghasilkan

anomaly magnet. Oleh sebab itu medan magnet normal bumi akan mengalami gangguan yang

disebabkan oleh anomaly magnet sebagai hasil magnetisasi batuan.

)(

)(

00

0

rFFF

HHB

t

Dimana

tF adalah medan magnet total bumi

0F adalah medan magnet normal bumi

)( 0rF adalah medan anomali magnet.

Dengan pendekatan )( 0rF << 0F dan arah 0F hampir sama dengan arah tF , maka

besaran skalar )( 0rF atau ΔF adalah :

0FFF t

ΔF inilah yang disebut medan anomaly magnet, yang besar kecilnya medan ini dipengaruhi oleh

sifat kerentanan bahan penyusunnya. Pengolahan dengan tujuan akhir berupa kotur anomali

medan magnet. Hasil akhir pengolahan ini dapat menunjukan posisi lokasi, dan besar area dari

benda penyebab anomali.

II.2 Medan Magnet Bumi

Dalam survei dengan metode magnetik yang menjadi target dari pengukuran adalah

variasi medan magnetik yang terukur di permukaan (anomali magnetik). Secara garis besar

anomali medan magnetik disebabkan oleh medan magnetik remanen dan medan magnetik

induksi. Medan magnet remanen mempunyai peranan yang besar terhadap magnetisasi batuan

yaitu pada besar dan arah medan magnetiknya serta berkaitan dengan peristiwa kemagnetan

sebelumnya sehingga sangat rumit untuk diamati. Anomali yang diperoleh dari survei merupakan

hasil gabungan medan magnetik remanen dan induksi, bila arah

1. Medan magnet utama (main field)

Medan magnet utama dapat didefinisikan sebagai medan rata-rata hasil pengukuran

dalam jangka waktu yang cukup lama mencakup daerah dengan luas lebih dari 106 km2.

Pengaruh medan utama magnet bumi ± 99% yang disebabkan karena bumi itu sendiri merupakan

magnet yang sangat besar dan variasinya terhadap waktu sangat lambat dan kecil.

2. Medan magnet luar (external field)

Pengaruh medan magnet luar berasal dari pengaruh luar bumi yang merupakan hasil

ionisasi di atmosfer yang ditimbulkan oleh sinar ultraviolet dari matahari. Karena sumber medan

luar ini berhubungan dengan arus listrik yang mengalir dalam lapisan terionisasi di atmosfer,

maka perubahan medan ini terhadap waktu jauh lebih cepat.

3. Medan magnet anomali

Medan magnet anomali sering juga disebut medan magnet lokal (crustal field). Medan

magnet ini dihasilkan oleh batuan yang mengandung mineral bermagnet seperti magnetite (

87 SFe ), titanomagnetite ( 42 OTF ie ) dan lain-lain yang berada di kerak bumi.

II.4 Akusisi

Dalam akuisisi dat magnetic dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu secara looping, base

rover, atau gradient vertikal. Perbedaan dalam beberapa cara tersebut hanaya di tekankan dalam

penggunaan instrument dalam pengukuran.

1. Looping

Pengukuran yang dimulai dari base dan di akhiri di base lagi. Pengukuran looping ini

hanya menggunakan satu alat PPM yang menjadi base dan rover. Dimana sekaligus

pengukuran looping ini mencatat nilai variasi harian dan intensitas medan magnet total.

2. Base – Rover

Pengukuran yang menggunakan dua buah alat PPM dimana satu buah untuk pengambilan

data base yang penempatan alat PPM tersebut di tempatkan pada tempat yang bebas dari

noise guna mencatat nilai variasi harian dan tetap sedangkan satunya untuk pengambilan

data di lapangan guna mencatat intensitas medan total dari tiap lintasan.

3. Gradien Vertikal

Untuk pengukuran Gradien vertikal secara pengukuran sama dapat dilakuakan secara

looping atau base-rover, hanya saja perbedaannya pada pemakaian sensor. Jumlah sensor

yang di gunakan 2 buah sensor. Biasanya untuk pemetaan medan magnet total dan

variasi gradient vertikal medan magnet.

Untuk pengukuran geomagnetic itu sendiri yang secara valid, umum, standar dalam

pengukuranya yaitu mengguanak base-rover. Sedangkan untuk looping dan gradient vertikal

jarang di gunakan dalam pengukuran secara umum . Gradien vertikal juga hanya di gunakan

pengukuran untuk mengetahui batas litologi suatu lapangan saja.